रेफ्रेन्स इलेक्ट्रोड: Difference between revisions
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चूंकि गुणात्मक रूप से प्रणालियों की तुलना करने के लिए सॉल्वैंट्स के बीच तुलना करना सुविधाजनक है, यह मात्रात्मक रूप से सार्थक नहीं है। जैसा कि pk<sub>a</sub> सॉल्वैंट्स के बीच संबंधित होते हैं, किन्तु समान नहीं हैं,ठीक वैसे ही यह E° के साथ भी होता है। जैसा कि यूएचई (मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड) गैर-जलीय उपकरणों के लिए एक उचित संदर्भ प्रतीत हो सकता है क्योंकि यह प्लैटिन को अधिकांश सोल्वेंटों, जैसे एसिटोनाइट्राइल भी, तेजी से विषाक्त कर देता है <ref>{{cite journal |last1=Palibroda |first1=Evelina |title=Note sur l'activation anodique de la surface du métal support de l'électrode à hydrogène |journal=Electroanalytical Chemistry and Interfacial ElectrochemistryElectroanalytical Chemistry and Interfacial Electrochemistry |date=Jan 1967 |issue=15 |page=92-95 |doi=10.1016/0022-0728}}</ref> जिससे क्षमता में अनियंत्रित बदलाव होता है। एससीई (संतृप्त कैलोमेल इलेक्ट्रोड) और सेटरेटेड एग/एगCl (संतृप्त सिल्वर/सिल्वर क्लोराइड) भी जलीय इलेक्ट्रोड हैं जो सेटरेटेड जलीय विलयन के आधार पर आधारित हैं। कुछ समय के लिए शायद यह संभव हो कि ऐसे जलीय इलेक्ट्रोड को गैर-जलीय हलोजनों के साथ संदर्भ के रूप में उपयोग किया जाए, किन्तु लंबे समय तक इसके परिणाम विश्वसनीय नहीं होते हैं। जलीय इलेक्ट्रोड का उपयोग करने से कोशिकाओं में अनिर्धारित, चरमी और अमाप्य जंक्शन क्षमता प्रवेश करता है, साथ ही संदर्भ के भंडार और सेल के बाकी हिस्से के बीच विभिन्न आयनिक संरचना का भी अंतर होता है।<ref>{{Cite journal | doi = 10.1016/S0020-1693(99)00407-7 | volume = 298 | issue = 1 | pages = 97–102 | last = Pavlishchuk | first = Vitaly V. |author2=Anthony W. Addison | title = Conversion constants for redox potentials measured versus different reference electrodes in acetonitrile solutions at 25°C | journal = Inorganica Chimica Acta | date = January 2000 }}</ref> गैर-जलीय प्रणालियों के साथ जलीय संदर्भ इलेक्ट्रोड का उपयोग करने के विरुद्ध सबसे बढ़िया विचार, पहले ही उल्लिखित | चूंकि गुणात्मक रूप से प्रणालियों की तुलना करने के लिए सॉल्वैंट्स के बीच तुलना करना सुविधाजनक है, यह मात्रात्मक रूप से सार्थक नहीं है। जैसा कि pk<sub>a</sub> सॉल्वैंट्स के बीच संबंधित होते हैं, किन्तु समान नहीं हैं,ठीक वैसे ही यह E° के साथ भी होता है। जैसा कि यूएचई (मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड) गैर-जलीय उपकरणों के लिए एक उचित संदर्भ प्रतीत हो सकता है क्योंकि यह प्लैटिन को अधिकांश सोल्वेंटों, जैसे एसिटोनाइट्राइल भी, तेजी से विषाक्त कर देता है <ref>{{cite journal |last1=Palibroda |first1=Evelina |title=Note sur l'activation anodique de la surface du métal support de l'électrode à hydrogène |journal=Electroanalytical Chemistry and Interfacial ElectrochemistryElectroanalytical Chemistry and Interfacial Electrochemistry |date=Jan 1967 |issue=15 |page=92-95 |doi=10.1016/0022-0728}}</ref> जिससे क्षमता में अनियंत्रित बदलाव होता है। एससीई (संतृप्त कैलोमेल इलेक्ट्रोड) और सेटरेटेड एग/एगCl (संतृप्त सिल्वर/सिल्वर क्लोराइड) भी जलीय इलेक्ट्रोड हैं जो सेटरेटेड जलीय विलयन के आधार पर आधारित हैं। कुछ समय के लिए शायद यह संभव हो कि ऐसे जलीय इलेक्ट्रोड को गैर-जलीय हलोजनों के साथ संदर्भ के रूप में उपयोग किया जाए, किन्तु लंबे समय तक इसके परिणाम विश्वसनीय नहीं होते हैं। जलीय इलेक्ट्रोड का उपयोग करने से कोशिकाओं में अनिर्धारित, चरमी और अमाप्य जंक्शन क्षमता प्रवेश करता है, साथ ही संदर्भ के भंडार और सेल के बाकी हिस्से के बीच विभिन्न आयनिक संरचना का भी अंतर होता है।<ref>{{Cite journal | doi = 10.1016/S0020-1693(99)00407-7 | volume = 298 | issue = 1 | pages = 97–102 | last = Pavlishchuk | first = Vitaly V. |author2=Anthony W. Addison | title = Conversion constants for redox potentials measured versus different reference electrodes in acetonitrile solutions at 25°C | journal = Inorganica Chimica Acta | date = January 2000 }}</ref> गैर-जलीय प्रणालियों के साथ जलीय संदर्भ इलेक्ट्रोड का उपयोग करने के विरुद्ध सबसे बढ़िया विचार, पहले ही उल्लिखित प्रकार से, यह है कि विभिन्न सोल्वेंटों में मापे गए क्षमता सीधे तुलनीय नहीं होते हैं। [5] उदाहरण के लिए, Fc0/+ कपल के लिए क्षमता सोल्वेंट के प्रति संवेदनशील होता है।<ref name=Conn>{{Cite journal| doi = 10.1021/om700558k | volume = 26 | issue = 24 | pages = 5738–5765 | last = Geiger | first = William E. | title = Organometallic Electrochemistry: Origins, Development, and Future | journal = Organometallics | date = 2007-11-01 }}</ref><ref name="Connelly">Connelly, N. G., Geiger, W. E., "Chemical Redox Agents for Organometallic Chemistry", Chem. Rev. 1996, 96, 877.</ref><ref name=Aranzaes>Aranzaes, J. R., Daniel, M.-C., Astruc, D. "Metallocenes as references for the determination of redox potentials by cyclic voltammetry. Permethylated iron and cobalt sandwich complexes, inhibition by polyamine dendrimers, and the role of hydroxy-containing ferrocenes", Can. J. Chem., 2006, 84(2), 288-299. doi:10.1139/v05-262</ref> | ||
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Revision as of 20:53, 26 July 2023
1) प्लैटिनाइज़्ड प्लेटिनम इलेक्ट्रोड,
2) हाइड्रोजन गैस,
3) H की गतिविधि वाला एसिड सॉल्यूशन+ = 1 mol/L,
4) ऑक्सीजन हस्तक्षेप की रोकथाम के लिए हाइड्रोसील,
5) जलाशय जिसके माध्यम से गैल्वेनिक सेल के दूसरे आधे तत्व को जोड़ा जाना चाहिए। अन्य इलेक्ट्रोड और समाधान के आधार पर मिश्रण को कम करने के लिए संकीर्ण ट्यूब के माध्यम से या नमक पुल के माध्यम से कनेक्शन प्रत्यक्ष हो सकता है। यह रुचि के काम करने वाले इलेक्ट्रोड के लिए आयनिक प्रवाहकीय पथ बनाता है।
संदर्भ इलेक्ट्रोड ऐसा इलेक्ट्रोड है जिसमें स्थिर और प्रसिद्ध इलेक्ट्रोड क्षमता होती है। सेल में गति लेने वाली समग्र रासायनिक प्रतिक्रिया दो स्वतंत्र अर्ध-सेल|अर्ध-प्रतिक्रियाओं से बनी होती है, जो दो इलेक्ट्रोड में रासायनिक परिवर्तनों का वर्णन करती है। काम कर रहे इलेक्ट्रोड पर प्रतिक्रिया पर ध्यान केंद्रित करने के लिए, संदर्भ इलेक्ट्रोड को रेडॉक्स प्रतिक्रिया के प्रत्येक भागीदार के निरंतर (बफर या संतृप्त) सांद्रता के साथ मानकीकृत किया जाता है।[1]
संदर्भ इलेक्ट्रोड का उपयोग करने के कई तरीके हैं। सबसे सरल तब होता है जब विद्युत रासायनिक सेल बनाने के लिए संदर्भ इलेक्ट्रोड को आधे सेल के रूप में उपयोग किया जाता है। यह अन्य आधे सेल की कमी क्षमता को निर्धारित करने की अनुमति देता है। अलगाव में इलेक्ट्रोड की क्षमता (पूर्ण इलेक्ट्रोड क्षमता) को मापने के लिए सटीक और व्यावहारिक विधि अभी तक विकसित नहीं हुई है।
जलीय संदर्भ इलेक्ट्रोड
मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड (एसएचई) के संबंध में सामान्य संदर्भ इलेक्ट्रोड और क्षमता:
- मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड (SHE) (E = 0.000 V) H+ की गतिविधि = 1 मोलर
- सामान्य हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड (NHE) (E ≈ 0.000 V) एकाग्रता H+ = 1 मोलर
- प्रतिवर्ती हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड (RHE) (E = 0.000 V - 0.0591 × pH) 25 डिग्री सेल्सियस पर
- संतृप्त कैलोमेल इलेक्ट्रोड (SCE) (E = +0.241 V संतृप्त)
- कॉपर-कॉपर (II) सल्फेट इलेक्ट्रोड (CSE) (E = +0.314 V)
- सिल्वर क्लोराइड इलेक्ट्रोड (संतृप्त KCl में E = +0.197 V)
- सिल्वर क्लोराइड इलेक्ट्रोड (3.0 mol KCl/kg में E = +0.210 V)
- सिल्वर क्लोराइड इलेक्ट्रोड (3.0 mol KCl/L में E = +0.22249 V)[2]
- पीएच-पीएच-इलेक्ट्रोड (pH बफ़र्ड समाधान के मामले में, बफर समाधान देखें)
- पैलेडियम-हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड
- गतिशील हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड (DHE)
- पारा सल्फेट | मरकरी-मर्क्युरस सल्फेट इलेक्ट्रोड (E = +0.64 V in sat'd K2SO4, E = +0.68 V in 0.5 M H2SO4) (MSE)
Cu-Cu(II) संदर्भ इलेक्ट्रोड
Ag-AgCl संदर्भ इलेक्ट्रोड
गैर-जलीय संदर्भ इलेक्ट्रोड
चूंकि गुणात्मक रूप से प्रणालियों की तुलना करने के लिए सॉल्वैंट्स के बीच तुलना करना सुविधाजनक है, यह मात्रात्मक रूप से सार्थक नहीं है। जैसा कि pka सॉल्वैंट्स के बीच संबंधित होते हैं, किन्तु समान नहीं हैं,ठीक वैसे ही यह E° के साथ भी होता है। जैसा कि यूएचई (मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड) गैर-जलीय उपकरणों के लिए एक उचित संदर्भ प्रतीत हो सकता है क्योंकि यह प्लैटिन को अधिकांश सोल्वेंटों, जैसे एसिटोनाइट्राइल भी, तेजी से विषाक्त कर देता है [3] जिससे क्षमता में अनियंत्रित बदलाव होता है। एससीई (संतृप्त कैलोमेल इलेक्ट्रोड) और सेटरेटेड एग/एगCl (संतृप्त सिल्वर/सिल्वर क्लोराइड) भी जलीय इलेक्ट्रोड हैं जो सेटरेटेड जलीय विलयन के आधार पर आधारित हैं। कुछ समय के लिए शायद यह संभव हो कि ऐसे जलीय इलेक्ट्रोड को गैर-जलीय हलोजनों के साथ संदर्भ के रूप में उपयोग किया जाए, किन्तु लंबे समय तक इसके परिणाम विश्वसनीय नहीं होते हैं। जलीय इलेक्ट्रोड का उपयोग करने से कोशिकाओं में अनिर्धारित, चरमी और अमाप्य जंक्शन क्षमता प्रवेश करता है, साथ ही संदर्भ के भंडार और सेल के बाकी हिस्से के बीच विभिन्न आयनिक संरचना का भी अंतर होता है।[4] गैर-जलीय प्रणालियों के साथ जलीय संदर्भ इलेक्ट्रोड का उपयोग करने के विरुद्ध सबसे बढ़िया विचार, पहले ही उल्लिखित प्रकार से, यह है कि विभिन्न सोल्वेंटों में मापे गए क्षमता सीधे तुलनीय नहीं होते हैं। [5] उदाहरण के लिए, Fc0/+ कपल के लिए क्षमता सोल्वेंट के प्रति संवेदनशील होता है।[5][6][7]
| विलायक | सूत्र | E1/2 (V) (FeCp20/+ vs SCE, 0.1 M NBu4PF6 at 298 K) |
|---|---|---|
| एसीटोनिट्राइल | CH3CN | 0.40,[6] 0.382[7] |
| क्लोराइड | CH2Cl2 | 0.46,[6] 0.475[7] |
| टेट्राहाइड्रोफ्यूरान | THF | 0.56,[6] 0.547[7] |
| डाइमिथाइलफॉर्मामाइड | DMF | 0.45,[6] 0.470[7] |
| एसीटोन | (CH3)2C=O | 0.48[6] |
| डाइमिथाइल सल्फ़ोक्साइड | DMSO | 0.435[7] |
| डाइमेथोक्सीथेन | DME | 0.51,[6] 0.580[7] |
अर्ध-संदर्भ इलेक्ट्रोड (क्यूआरई) ऊपर उल्लिखित मुद्दों से बचाता है। फेरोसीन या किसी अन्य आंतरिक मानक के साथ क्यूआरई, जैसे कि कोबाल्टोसिन या डेकामेथिलफेरोसेन, जिसे वापस फेरोसीन के रूप में संदर्भित किया गया है, गैर-जलीय कार्य के लिए आदर्श है। 1960 के दशक की प्रारंभ से ही फेरोसीन कई कारणों से गैर-जलीय कार्य के लिए मानक संदर्भ के रूप में स्वीकृति प्राप्त कर रहा है, और 1984 में, IUPAC ने मानक रेडॉक्स युगल के रूप में फेरोसीन (0/1+) की अनुरोध की।[8] QRE इलेक्ट्रोड की तैयारी सरल है, जिससे प्रयोगों के प्रत्येक सेट के साथ नया संदर्भ तैयार किया जा सकता है। QRE को नए सिरे से बनाया जाता है, इसलिए इलेक्ट्रोड के अनुचित भंडारण या रखरखाव से भी कोई सरोकार नहीं है। क्यूआरई अन्य संदर्भ इलेक्ट्रोड की तुलना में अधिक किफायती भी हैं।
अर्ध-संदर्भ इलेक्ट्रोड (QRE) बनाने के लिए:
- चांदी के तार के टुकड़े को केंद्रित एचसीएल में डालें और फिर तार को लिंट-फ्री सफाई वाले कपड़े पर सूखने दें। यह इलेक्ट्रोड की सतह पर AgCl की अघुलनशील परत बनाता है और आपको Ag/AgCl तार देता है। हर कुछ महीनों में डिपिंग दोहराएं या यदि क्यूआरई ड्रिफ्ट होने लगे।
- वैकोर ग्लास मुक्त (4 मिमी व्यास) और समान व्यास का ग्लास ट्यूबिंग प्राप्त करें। हीट सिकोड़ने वाली टेफ्लॉन टयूबिंग के साथ ग्लास टयूबिंग में व्यकोर ग्लास फ्रिट संलग्न करें।
- खंगालें फिर साफ ग्लास ट्यूब को सपोर्टिंग इलेक्ट्रोलाइट सॉल्यूशन से भरें और Ag/AgCl तार डालें।
- फेरोसीन (0/1+) जोड़े को एसीटोनिट्रिल समाधान में इस एजी/एजीसीएल क्यूआरई बनाम लगभग 400 mV झूठ बोलना चाहिए। यह क्षमता विशिष्ट अपरिभाषित स्थितियों के साथ 200 mV तक भिन्न होगी, इस प्रकार प्रयोग के समय किसी बिंदु पर आंतरिक मानक जैसे कि फेरोसिन जोड़ना हमेशा आवश्यक होता है।
छद्म संदर्भ इलेक्ट्रोड
छद्म संदर्भ इलेक्ट्रोड ऐसा इलेक्ट्रोड है जिसका परिभाषित स्वरूप स्पष्ट नहीं है और इसका अर्थ कुछ भिन्न अर्थों के साथ विचार करने पर आता है, क्योंकि "छद्म" और "क्वासी" शब्द अधिकांशतः एक-दूसरे के विकल्प के रूप में प्रयोग होते हैं। ये ऐसी इलेक्ट्रोड कक्षा है जिन्हें छद्म-संदर्भ इलेक्ट्रोड कहा जाता है क्योंकि इन्हें स्थिर क्षमता नहीं बनाए रखा जा सकता, किन्तु ये परिवर्तन के साथ अनुमानित रूप से बदलते हैं। यदि शर्तें ज्ञात होती हैं, तो क्षमता को गणना किया जा सकता है और इलेक्ट्रोड को संदर्भ के रूप में उपयोग किया जा सकता है। अधिकांश इलेक्ट्रोड केवल निश्चित स्थितियों में काम करते हैं, जैसे pH या तापमान, इस सीमा के बाहर इलेक्ट्रोड का व्यवहार अपूर्व हो जाता है। छद्म संदर्भ इलेक्ट्रोड के फायदे यह है कि परिणामस्वरूप विविध स्थितियों में प्रणाली को अध्ययन करने के लिए इस परिवर्तन को सामग्री में सम्मिलित किया जा सकता है।
वैक्ट्रिया-स्थायीकृत ज़ेआर्कोनिया (YSZ) झिल्ली इलेक्ट्रोड को विभिन्न प्रकार के रेडॉक्स जोड़े, जैसे, Ni / NiO के साथ विकसित किया गया था। उनकी क्षमता pH पर निर्भर करती है। जब pH मान ज्ञात होता है, तो इन इलेक्ट्रोडों को ऊंचे तापमान पर उल्लेखनीय अनुप्रयोगों के संदर्भ के रूप में नियोजित किया जा सकता है।[9]
यह भी देखें
- सहायक इलेक्ट्रोड
- चक्रीय वोल्टामीटर
- मानक इलेक्ट्रोड क्षमता की तालिका
- वर्किंग इलेक्ट्रोड
संदर्भ
- ↑ Bard, Allen J.; Faulkner, Larry R. (2000-12-18). Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications (2 ed.). Wiley. ISBN 978-0-471-04372-0.
- ↑ Bates, R.G. and MacAskill, J.B. (1978). "Standard potential of the silver-silver chloride electrode". Pure & Applied Chemistry, Vol. 50, pp. 1701–1706, http://www.iupac.org/publications/pac/1978/pdf/5011x1701.pdf
- ↑ Palibroda, Evelina (Jan 1967). "Note sur l'activation anodique de la surface du métal support de l'électrode à hydrogène". Electroanalytical Chemistry and Interfacial ElectrochemistryElectroanalytical Chemistry and Interfacial Electrochemistry (15): 92-95. doi:10.1016/0022-0728.
- ↑ Pavlishchuk, Vitaly V.; Anthony W. Addison (January 2000). "Conversion constants for redox potentials measured versus different reference electrodes in acetonitrile solutions at 25°C". Inorganica Chimica Acta. 298 (1): 97–102. doi:10.1016/S0020-1693(99)00407-7.
- ↑ Geiger, William E. (2007-11-01). "Organometallic Electrochemistry: Origins, Development, and Future". Organometallics. 26 (24): 5738–5765. doi:10.1021/om700558k.
- ↑ 6.0 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 Connelly, N. G., Geiger, W. E., "Chemical Redox Agents for Organometallic Chemistry", Chem. Rev. 1996, 96, 877.
- ↑ 7.0 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 Aranzaes, J. R., Daniel, M.-C., Astruc, D. "Metallocenes as references for the determination of redox potentials by cyclic voltammetry. Permethylated iron and cobalt sandwich complexes, inhibition by polyamine dendrimers, and the role of hydroxy-containing ferrocenes", Can. J. Chem., 2006, 84(2), 288-299. doi:10.1139/v05-262
- ↑ Gritzner, G.; J. Kuta (1984). "गैर-जलीय सॉल्वैंट्स में इलेक्ट्रोड क्षमता की रिपोर्टिंग पर सिफारिशें". Pure Appl. Chem. 56 (4): 461–466. doi:10.1351/pac198456040461. Retrieved 2016-09-30.
- ↑ R.W. Bosch, D.Feron, and J.P. Celis, "Electrochemistry in Light Water Reactors", CRC Press, 2007.
अग्रिम पठन
- Ives, David J. G.; George J. Janz (1961). Reference Electrodes, Theory and Practice (1st ed.). Academic Press.[1] ISBN 978-0123768568.
- Zanello, P. (2003-10-01). Inorganic Electrochemistry: Theory, Practice, and Application (1 ed.). Royal Society of Chemistry. ISBN 978-0-85404-661-4.
- Bard, Allen J.; Larry R. Faulkner (2000-12-18). Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications (2 ed.). Wiley. ISBN 978-0-471-04372-0.
- O’Neil, Glen D.; Buiculescu, Raluca; Kounaves, Samuel P.; Chaniotakis, Nikos A. (2011). "Carbon-Nanofiber-Based Nanocomposite Membrane as a Highly Stable Solid-State Junction for Reference Electrodes". Analytical Chemistry. 83 (14): 5749–5753. doi:10.1021/ac201072u. ISSN 0003-2700. PMID 21662988. S2CID 14419383.
- ↑ "Reference Electrodes". NACE International. Retrieved 2020-06-29.
